Regulator tegangan 7805 adalah salah satu regulator linier yang paling banyak digunakan untuk menghasilkan suplai +5 V yang stabil. Dikenal dengan kesederhanaan, keandalan, dan perlindungan bawaannya, ini tetap menjadi pilihan tepercaya. Dari papan mikrokontroler hingga sirkuit sensor, 7805 memastikan kinerja yang konsisten dalam proyek elektronik pendidikan dan profesional.
Apa itu regulator tegangan 7805?
7805 adalah regulator linier output tetap klasik yang menghasilkan +5 V dari tegangan input yang lebih tinggi. Itu milik keluarga 78xx, di mana "xx" menunjukkan tegangan yang diatur. Dengan hanya tiga pin (IN, GND, OUT), mudah diintegrasikan ke dalam sirkuit tanpa persyaratan desain lanjutan. Popularitasnya berasal dari kekokohan, murah, dan diproduksi oleh hampir setiap perusahaan semikonduktor besar, memastikan kompatibilitas pin-to-pin di seluruh vendor.
Ini paling sering dipasok dalam paket TO-220 untuk desain lubang tembus, tetapi opsi pemasangan permukaan seperti SOT-223 dan D²PAK (TO-263) tersedia untuk PCB kompak. Sementara 7805 disesuaikan untuk rel +5 V, perangkat terkait seperti 7806 (+6 V), 7809 (+9 V), dan 7905 (–5 V) memperluas keluarga yang sama. Regulator yang dapat disesuaikan seperti LM317 berfungsi ketika tegangan non-standar diperlukan.
Fitur Regulator Tegangan 7805
• Implementasi sederhana: Hanya membutuhkan kapasitor input dan output kecil untuk stabilitas.
• Penggerak arus yang layak: Memasok ~1 A terus menerus; hingga 1,5 A puncak dengan heatsinking yang tepat.
• Perlindungan bawaan: Pembatasan arus, shutdown termal, dan kompensasi area aman terintegrasi.
• Toleransi kesalahan: Bertahan dari korsleting, kelebihan beban, dan peristiwa suhu berlebih.
• Dropout sedang: Biasanya, ~2 V, jadi input harus tetap ≥7 V.
• Suhu pengoperasian yang luas: Dirancang untuk rentang komersial dan industri, hingga ~125 °C tergantung pada paket.
Spesifikasi Teknis Regulator Tegangan 7805
| Parameter | Nilai / Rentang | Catatan |
|---|---|---|
| Tegangan Keluaran | 5 V (tetap) ±4% khas | Beberapa vendor menjamin ±2% |
| Masuktage (Direkomendasikan) | 7–25 V | Memungkinkan dropout + ruang kepala riak |
| Tegangan Masukan (Maks) | 25–35 V (khusus vendor) | Maksimal absolut, periksa lembar data |
| Arus Keluaran | \~1 Sebuah | Berkelanjutan Terbatas secara termal, tergantung pada paket |
| Arus Diam | \~5 mA | Sedikit saluran pembuangan siaga |
| Tegangan Putus Putus | \~2 V | Lebih rendah pada beban kecil, lebih tinggi pada 1 A |
| Kapasitor (Bypass) | 0,33 μF (MASUK), 0,1 μF (KELUAR) | Tempatkan di dekat pin regulator |
| Regulasi Jalur | 3–7 mV/V khas | Perubahan Vout per langkah Vin |
| Regulasi Muat | 25–50 mV (0–1 A) | Perubahan Vout dari tanpa beban menjadi beban penuh |
| PSRR | \~62–70 dB @ 100 Hz | Penolakan kuat terhadap riak/kebisingan |
| Riak/Kebisingan Keluaran | \~40–80 μV rms | Lebih rendah dari kebanyakan suplai mode sakelar |
7805 Pinout Regulator Tegangan
| Sematkan | Nama | Deskripsi |
|---|---|---|
| 1 | DALAM | Input DC yang tidak diatur (≥7 V) |
| 2 | GND | Jalur kembali tanah |
| 3 | KELUAR | Output +5 V yang diatur |
Pasokan 5 V Khas Menggunakan 7805
Rantai regulator 12 V-ke-5 V standar sering terlihat seperti ini:
• Transformator Step-Down – Mengurangi AC listrik (110/220 V) ke level AC ~12 V yang lebih aman.
• Bridge Rectifier – Mengubah AC menjadi DC berdenyut menggunakan empat dioda.
• Kapasitor Filter Massal – Kapasitor elektrolitik besar (biasanya 1000 μF/25 V) menghaluskan bentuk gelombang yang diperbaiki menjadi DC yang lebih stabil.
• IC Regulator 7805 – Mengatur DC yang dihaluskan dan menjepit tegangan dengan tepat pada +5 V.
• Kapasitor Bypass – Kapasitor keramik 0,33 μF pada input dan 0,1 μF pada output mencegah osilasi dan meningkatkan respons transien.
• Komponen Perlindungan – Sekering untuk keamanan kelebihan beban, dioda polaritas terbalik melintasi IN/OUT untuk melindungi dari pelepasan saat input runtuh, dan penekan lonjakan arus opsional untuk lonjakan listrik.
Pengaturan ini terlihat pada papan Arduino, modul sensor, dan sistem tertanam kecil. Misalnya, Arduino UNO yang ditenagai oleh adaptor dinding 12 V menggunakan 7805 secara internal untuk menyediakan rel 5 V yang diatur untuk sirkuit logika dan periferalnya.
Prinsip Kerja Regulator Tegangan 7805
Secara internal, 7805 mengintegrasikan tiga blok kunci: referensi 5 V, penguat kesalahan, dan transistor lintasan seri. Amplifier kesalahan terus-menerus memantau output terhadap referensi dan menyesuaikan konduksi elemen lintasan.
• Saat output turun: transistor pass digerakkan lebih keras, memungkinkan lebih banyak arus mengalir dan menaikkan tegangan kembali ke 5 V.
• Ketika output naik: resistansi efektif transistor meningkat, mengurangi aliran arus dan menarik tegangan kembali ke bawah.
Sistem umpan balik loop tertutup ini mempertahankan output +5 V yang stabil dengan pengaturan saluran dan beban yang baik, sekaligus meminimalkan kebisingan dibandingkan dengan suplai yang tidak diatur.
Tradeoffnya adalah inefisiensi: tegangan berlebih dihamburkan sebagai panas. Kehilangan daya diberikan oleh:
Ploss = (Vin − 5) × Iout
Hal ini membuat 7805 sederhana dan andal, tetapi kurang efisien ketika tegangan input jauh di atas 5 V atau saat memasok arus yang lebih tinggi.
Pertimbangan Termal dan Efisiensi
7805 mengatur tegangan dengan menghilangkan kelebihan energi sebagai panas. Daya yang hilang adalah:
Gandum = (Vin − 5) × Iout
Hal ini menjadikan manajemen termal sebagai faktor desain utama, terutama ketika tegangan input jauh lebih tinggi dari 5 V atau arus beban signifikan.
Nilai Resistansi Termal
• Paket TO-220: RθJA ≈ 50–65 °C/W (tanpa heatsink), RθJC ≈ 5 °C/W.
• Paket SOT-223: RθJA ≈ 90–110 °C/W (penyebaran panas terbatas).
• Dengan heatsink: RθJA dapat meningkat menjadi 10–20 °C/W tergantung pada ukuran dan aliran udara.
Pedoman Heatsinking
• Pasang ke heatsink aluminium atau sasis logam untuk pembuangan yang lebih baik.
• Gunakan gemuk termal atau bantalan isolasi untuk menurunkan resistansi antarmuka.
• Pastikan aliran udara yang tepat jika pembuangan melebihi ~5 W.
Contoh Kerja
Untuk Vin = 12 V, Iout = 0,5 A:
Gandum = (12 − 5) × 0,5=3,5 W
• Tanpa heatsink (RθJA = 50 °C/W): Tj naik ≈ 175 °C → tidak aman.
• Dengan heatsink (RθJA = 15 °C/W): Tj naik ≈ 52 °C → aman pada suhu kamar.
Contoh Efisiensi
• Vin = 9 V, Iout = 500 mA → Efisiensi ≈ 5/9 = 56%.
• Vin = 12 V, Iout = 500 mA → Efisiensi ≈ 5/12 = 42%.
Dengan demikian, 7805 bekerja paling baik untuk arus rendah hingga sedang dan ketika Vin mendekati 5 V. Untuk daya yang lebih tinggi atau perbedaan input-output yang besar, regulator switching lebih disukai untuk efisiensi.
Aplikasi Regulator Tegangan 7805
7805 tetap populer karena kesederhanaan dan kinerjanya yang kuat di berbagai sistem berdaya rendah. Kasus penggunaan umum meliputi:
• Memberi Daya pada Papan Mikrokontroler – Menyediakan rel 5 V yang stabil untuk platform seperti papan pengembangan Arduino, STM32, AVR, dan PIC. Ini memastikan pengoperasian yang stabil bahkan ketika suplai input berasal dari adaptor dinding atau sumber yang tidak diatur.
• Sirkuit Analog dan Sensor – Digunakan untuk memasok op-amp, ADC, dan sensor presisi di mana tegangan riak rendah yang bersih penting untuk akurasi.
• Modul Periferal Mengemudi – Mendukung beban kecil seperti relai, modul LCD, dan transceiver nirkabel yang membutuhkan suplai 5 V yang andal.
• Sistem Bertenaga Baterai – Cocok untuk paket baterai ≥7 V (seperti 9 V atau 12 V) di mana arus sedang ditarik, sehingga berguna dalam sirkuit portabel atau sistem cadangan.
• Konversi Lab dan Pendidikan – Umum dalam pengaturan bangku di mana sumber 12 V diatur hingga 5 V untuk pembuatan prototipe dan proyek siswa.
Di dalam Sirkuit IC Regulator Tegangan 7805
IC pengatur tegangan 7805 dirancang untuk memberikan output 5V yang stabil dari tegangan input yang lebih tinggi. Desain internalnya menggabungkan fitur regulasi, umpan balik, dan keselamatan, menjadikannya salah satu pengatur tegangan paling andal yang digunakan dalam elektronik.
Kontrol Utama (Q16 – Transistor Lulus)
Q16 mengelola aliran arus antara input dan output. Ini bekerja sama dengan sirkuit referensi celah pita (bagian kuning), yang memberikan tegangan referensi stabil yang tidak berubah seiring dengan suhu.
Umpan Balik dan Koreksi Kesalahan
Sebagian kecil dari output diumpankan kembali melalui Q1 dan Q6. Jika tegangan terlalu tinggi atau terlalu rendah, mereka menghasilkan sinyal kesalahan. Sinyal ini diperkuat oleh kesalahan amplifier (bagian oranye) dan digunakan untuk menyesuaikan Q16, menjaga output tetap terkunci pada 5V.
Sirkuit Startup (Bagian Hijau)
Sirkuit ini memastikan referensi celah pita aktif dengan benar saat regulator dihidupkan. Tanpa itu, IC mungkin gagal dimulai. Setelah aktif, itu menjaga proses regulasi tetap stabil.
Perlindungan Bawaan
7805 menyertakan beberapa fitur keselamatan:
• Q13 mencegah panas berlebih.
• Q19 melindungi dari tegangan input yang berlebihan.
• Q14 membatasi arus keluaran.
Sirkuit pelindung ini mengurangi atau mematikan output bila perlu, mencegah kerusakan pada IC dan perangkat yang terhubung.
Pembagi Tegangan (Bagian Biru)
Pembagi menurunkan tegangan keluaran untuk perbandingan internal. Hal ini memungkinkan regulator untuk melakukan penyesuaian halus dan menjaga output tetap stabil di bawah beban yang berbeda.
Pro dan Kontra dari 7805 Voltage Regulator
| kelebihan | Kekurangan |
|---|---|
| Mudah Digunakan – Hanya membutuhkan beberapa kapasitor eksternal; Tidak perlu penyetelan atau penyesuaian. | Efisiensi Rendah pada Vin Tinggi – Tegangan input berlebih dihamburkan sebagai panas, menurunkan efisiensi. |
| Perlindungan Bawaan – Korsleting, shutdown termal, dan pembatasan arus memastikan pengoperasian yang lebih aman. | Tantangan Termal – Menghasilkan panas yang signifikan pada arus yang lebih tinggi, seringkali membutuhkan heatsink. |
| Output Kebisingan Rendah yang Stabil – Menyediakan rel 5 V bersih yang cocok untuk sirkuit logika dan analog. | Tegangan Keluaran Tetap – Terbatas hingga +5 V, tidak cocok untuk kebutuhan tegangan variabel. |
| Hemat Biaya dan Dapat Diakses – Murah, tersedia secara luas, dan diproduksi dalam berbagai jenis paket. | Tegangan Putus (\~2 V) – Membutuhkan setidaknya input \~7 V untuk mengatur dengan benar, tidak cocok untuk sumber tegangan rendahtage |
| Desain Andal – Rekam jejak yang terbukti dalam produk konsumen dan industri. | Batasan Saat Ini – Biasanya memasok \~1 A; beban yang lebih tinggi memerlukan regulator switching. |
Kesalahan Umum yang Harus Dihindari dalam Regulator Tegangan 7805
• Menghilangkan Kapasitor Bypass: Kapasitor keramik kecil (0,33 μF pada input, 0,1 μF pada output) sangat penting untuk mencegah osilasi. Melewatkannya sering menyebabkan output yang tidak stabil atau berisik.
• Memasok Tegangan Input yang Terlalu Rendah: Karena 7805 membutuhkan setidaknya ~ 7 V untuk mengatur, memberi makan hanya 6–6.5 V menghasilkan regulasi yang buruk dan output yang berfluktuasi.
• Mengabaikan Pembuangan Panas: Di bawah beban berat atau VIN tinggi, regulator dapat menjadi terlalu panas dan memasuki shutdown termal, atau bahkan gagal jika tidak ada heatsink yang digunakan.
• Mengurangi Kapasitor Filter Input: Kapasitor curah kecil tidak dapat menghaluskan DC yang diperbaiki dengan benar, menyebabkan riak yang mengurangi stabilitas dan dapat mengganggu sirkuit sensitif.
• Praktik Pembumian yang Buruk: Menggunakan jejak tanah yang panjang atau tipis menimbulkan penurunan kebisingan dan tegangan. Selalu pastikan sambungan ground yang kokoh dekat dengan pin regulator.
Pengujian dan Pemecahan Masalah 7805 Voltage Regulator
• Verifikasi Input Voltage: Pastikan regulator disuplai dengan setidaknya 7 V di bawah beban. Jika Vin melorot di bawah level ini, 7805 tidak dapat diatur dengan benar.
• Ukur Tegangan Keluaran: Dengan multimeter, periksa apakah outputnya mendekati +5 V. Penyimpangan yang signifikan dapat mengindikasikan kelebihan beban, panas berlebih, atau kegagalan regulator.
• Pantau Suhu: Pemeriksaan aman sentuh atau termometer dapat mengungkapkan panas berlebih. Jika paket terlalu panas, pertimbangkan untuk menambahkan heatsink atau mengurangi arus beban.
• Bandingkan Perilaku Tanpa Beban vs. Beban: Ukur output baik dengan dan tanpa beban. Penurunan tegangan yang besar di bawah beban menunjukkan penyaringan input yang tidak memadai, penarikan arus yang berlebihan, atau perangkat yang gagal.
• Isolasi Kesalahan dengan Melepaskan Beban: Jika output ditarik ke bawah atau regulator mati, lepaskan beban untuk menguji regulator secara independen. Output 5 V normal tanpa beban menunjukkan masalahnya terletak pada sirkuit yang terhubung.
7805 Alternatif untuk Efisiensi Tinggi
Meskipun 7805 sederhana dan dapat diandalkan, sifatnya yang linier membuang-buang daya sebagai panas. Untuk aplikasi yang membutuhkan efisiensi lebih tinggi atau masa pakai baterai yang lebih lama, alternatif seringkali merupakan pilihan yang lebih baik:
Mengganti Regulator Buck (LM2596, XL4015)
Konverter step-down yang mencapai efisiensi 80–90%, bahkan ketika Vin jauh lebih tinggi dari 5 V. Mereka sangat cocok untuk memberi daya pada beban di atas 500 mA atau ketika meminimalkan panas sangat penting.
Regulator Dropout Rendah (LDO) – misalnya, AMS1117-5.0, LT1763
Ini dapat diatur dengan Vin hanya ~0,5–1 V di atas Vout, membuatnya berguna saat suplai input mendekati 5 V (misalnya, adaptor 6 V atau paket Li-ion 2 sel). Efisiensi meningkat saat Vin-Vout kecil.
Pendekatan Hibrida
Regulator buck pertama-tama dapat menjatuhkan input tinggi (misalnya, 12 V → 6.5 V), diikuti oleh 7805 untuk regulasi akhir. Ini menggabungkan efisiensi pengaturan switching dengan output kebisingan rendah dari regulator linier.
Modul Siap Pakai
Papan konverter buck yang sudah dirakit sebelumnya murah, kompak, dan seringkali harganya tidak lebih dari IC telanjang. Ini banyak digunakan dalam proyek elektronik hobi dan DIY untuk konversi daya yang cepat dan efisien.
Kesimpulan
Regulator tegangan 7805 tetap menjadi solusi klasik untuk memberikan daya +5 V yang bersih dan stabil. Meskipun bukan yang paling efisien untuk aplikasi arus tinggi atau input lebar, kekokohan, kemudahan penggunaan, dan kebisingan rendah membuatnya ideal untuk desain berdaya rendah yang tak terhitung jumlahnya. Baik untuk prototipe, kit pendidikan, atau sistem tertanam kecil, 7805 terus menjadi pilihan yang dapat diandalkan.
Pertanyaan yang Sering Diajukan [FAQ]
Berapa tegangan input maksimum untuk regulator 7805?
Sebagian besar regulator 7805 dapat menangani input hingga 25 V, dengan beberapa varian lembar data memungkinkan maksimum absolut 30–35 V. Namun, berjalan mendekati batas ini menghasilkan panas berlebih, jadi disarankan untuk tetap dalam 7–20 V untuk keandalan.
Bisakah 7805 digunakan tanpa kapasitor?
Secara teknis ya, tetapi itu tidak disarankan. Lembar data menentukan kapasitor input (0,33 μF) dan output (0,1 μF) yang ditempatkan dekat dengan pin untuk mencegah osilasi dan meningkatkan respons transien. Melewatkannya berisiko ketidakstabilan dan kebisingan.
Bagaimana cara mengurangi panas di sirkuit regulator 7805?
Panas sebanding dengan (Vin – 5) × Iout. Untuk meminimalkannya, turunkan tegangan input, gunakan heatsink, atau pasangkan 7805 dengan pra-regulator switching. Untuk beban berat, regulator switching jauh lebih efisien.
Apakah 7805 cocok untuk proyek bertenaga baterai?
Ini dapat bekerja jika baterai di atas 7 V, tetapi efisiensi akan buruk karena disipasi linier. Untuk perangkat portabel, regulator dropout rendah (LDO) atau konverter buck DC-DC biasanya merupakan pilihan yang lebih baik.
Mengapa menggunakan 7805 alih-alih konverter buck?
Meskipun kurang efisien, 7805 memberikan noise dan ripple yang sangat rendah, menjadikannya ideal untuk sensor analog, sirkuit audio, dan modul RF. Konverter Buck unggul dalam efisiensi, tetapi seringkali memerlukan penyaringan ekstra untuk mencapai kebersihan output yang sebanding.